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卡塔爾大學(xué)Anand Kumar課題組--竹節(jié)狀氮摻雜CNT/石墨烯納米結(jié)構(gòu)引入雜化金屬納米顆粒的合成與生長(zhǎng)機(jī)理:用于全分解水
       在該研究中,報(bào)道了一種基于三聚氰胺和金屬鹽的熱解技術(shù)合成了金屬封裝的N摻雜碳納米管(CNT),這里指的是竹節(jié)狀CNT和多壁碳納米管(MWCNT)。合成過(guò)程中硫摻雜嚴(yán)重影響了材料的物理化學(xué)特性。 XRD分析證實(shí)了NiCo合金的形成(NiCo @ CNT),在硫存在下,它將轉(zhuǎn)變?yōu)镹iCo/Co3Ni6S8/Co3O4納米雜化物(NiCoS@CNT)。此外,該工作詳細(xì)研究了該復(fù)合物的形成機(jī)制。所制備的NiCoS@CNT顯示出高的比表面積(232.2 m2/g),大孔體積(0.92 cm2/g),高的晶格缺陷(氧空位豐富),于是在堿性介質(zhì)中具有出色的OER和HER性能。該雜化催化劑驅(qū)動(dòng)10 mA cm-2電流密度,分別需要198 mV(HER)和295 mV的過(guò)電位(OER)。當(dāng)NiCoS@CNT同時(shí)用作陰極和陽(yáng)極時(shí),僅需1.53V驅(qū)動(dòng)10 mA cm-2電流密度。該雜化催化劑的性能如此好,歸因于其高的表面積,豐富的活性位點(diǎn),快速的電荷轉(zhuǎn)移速率,高的吡啶氮含量和高導(dǎo)電CNT結(jié)構(gòu)的存在。
 
Figure 1. a) NiCo@CNT 和 NiCoS@CNT 的XRD圖,b) 兩個(gè)樣品的SEM圖。

 

Figure 2. NiCo@CNT的a) TEM圖,b) HAADF-STEM圖,c-d) 元素映射圖.
 

Figure 3. NiCo納米粒子存在下三聚氰胺聚合形成竹節(jié)狀CNT的過(guò)程示意圖。
 

Figure 4. NiCoS@CNT樣品的a) HAADF STEM圖, b-h) EDX 元素映射圖。
 

Figure 5. NiCo@CNT,NiCoS@CNT和商用Pt/C(20%)在1 M KOH溶液中5 mV s-1掃速下的a)LSV極化曲線,b)Tafel斜率,c)時(shí)間-電流密度曲線,在0.26 V恒定電勢(shì)下持續(xù)38 hr電解,插圖(i)顯示了電解時(shí)電極表面產(chǎn)生了H2氣泡,插圖(ii)呈現(xiàn)了循環(huán)1000圈CV前后的LSV極化曲線比較, d)兩個(gè)樣品的EIS譜比較。
 
     該研究工作由卡塔爾大學(xué)Anand Kumar課題組于2020年發(fā)表在Carbon期刊上。原文:Synthesis and growth mechanism of bamboo like N-doped CNT/Graphene nanostructure incorporated with hybrid metal nanoparticles for overall water splitting。

摘自《石墨烯雜志》公眾號(hào):

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